船舶錨機(jī)制動器故障及處理

船舶錨機(jī)制動器故障及處理胡光明【摘要】Anchormachineisoneofthemostimportantshipnavigationequipments,whichdirectlyaffectsthesafetyofnavigation.Aftertheanchormachinebrakefailure,itcannotdropanchororcannothaulbackanchorafterdroppinganchor,whichbringspotentialriskstonavigation.Startingfromthecommonelectricwindlass,electricalcontrolsystemoftheanchormachine,andfailurereasonsandprocessingmethodofthebrakearesimplystated.Itcanprovidereferencefortheemergencytreatmentinshipnavigating,repairandmaintenanceoftheship.%錨機(jī)是船舶最重要的航行設(shè)備之一，它的好壞直接影響到船舶航行的安全性。錨機(jī)制動器失效后，不能正常拋錨或拋錨后不能起錨，給船舶航行帶來了安全隱患。從常見電動錨機(jī)入手，淺述了錨機(jī)的電氣控制系統(tǒng)、制動器出現(xiàn)故障的原因、處理方法。這能為航行中船舶應(yīng)急處理、船舶檢修、保養(yǎng)提供參考。【期刊名稱】《機(jī)電設(shè)備》【年(卷)，期】2013(000)006【總頁數(shù)】5頁(P50-54)【關(guān)鍵詞】制動器;故障;處理【作者】胡光明【作者單位】寧波大港引航有限公司，浙江寧波315020【正文語種】中文【中圖分類】U664.5航行中船舶靠螺旋漿倒轉(zhuǎn)減速，漂浮的船舶則靠拋錨來定位。船上錨機(jī)故障，不能拋錨，或已拋錨后不能起錨，將有船員生命和財產(chǎn)危險。一般船舶，船頭通常都有錨機(jī)，并兼作鉸纜機(jī)。在船舶靠離碼頭、拖帶作業(yè)、航行暫停拋錨、起錨都離不開安全保障設(shè)備。錨機(jī)故障是不能出航的。錨機(jī)在航行中出了故障，特別是已拋錨的情況下，不能排除錨機(jī)制動器故障，可能要丟棄全部的錨鏈及錨，并為船舶繼續(xù)航行帶來危險，造成經(jīng)濟(jì)損失。本文從故障出現(xiàn)的原因分析入手，對制動器各種處理方法、對比情況，恢復(fù)工作，注意事項等探討，對遠(yuǎn)離陸地的航行船舶，自己動手解決問題很有必要。目前，船上廣泛使用電動三速錨機(jī)。在一定的功率、體積條件下，通過操作手柄，切換電機(jī)內(nèi)部接線，拋錨、起錨各三檔，包括停止檔，共7檔不同的起錨速度以及拉力。錨機(jī)控制原理如圖1所示。主要元件及參數(shù)［1］為：三速電動機(jī)功率：11/11/7.5kW；額定電壓：380V；接法:Y/YY/a；T作方式：10/30/5；ZDQ:直流制動器；吸上電壓：直流110V、持續(xù)時間不大于1s；吸上電流：9A；維持電壓：30V；維持電流：2.46A；閉合次數(shù)：120次/h;氣隙范圍：1~2mm；OJ、ZDC、ZC、FC1~3C:接觸器；LYJ、1~2SJ、ZJ:繼電器；1B:變壓器，BK-500TH；2B:變壓器，BKC-50TH；RJ:經(jīng)濟(jì)電阻，ZG11-150,150WX25Q；LK:主令控制器。錨機(jī)控制電路的特點為：1)1RD、2RD、3RD作控制回路短路保護(hù)，ZK作主回路短路保護(hù)；2)1EJ、2EJ作電機(jī)低速、中速檔運(yùn)轉(zhuǎn)過載保護(hù)；3)2LH、Rfz、ZJ、2B共同作高速擋過載保護(hù)；4)LYJ、LK共同作零位保護(hù)；5)2SJ作避免高速擋直接起動；6）JA作過載強(qiáng)迫工作；7）電機(jī)可從第二檔直接起動；8）電機(jī)從停到第一檔時，由于1C通電動作，ZC或FC通電動作，電機(jī)接入電網(wǎng)，但ZDQ須由ZDC動作之后才能通電動作，這樣電機(jī)通電時，剎車不能同時打開，延長了ZDC動作時間，即電機(jī)有這個堵轉(zhuǎn)時間。9）1SJ、2SJ整定時間各為1s；10）本錨機(jī)無論正反，從第2檔到第3檔，都有2s保護(hù)。在臺風(fēng)到來前，船舶必須從錨地起錨轉(zhuǎn)移，工作中，船員發(fā)現(xiàn)錨機(jī)冒煙，接著自動停止，不能再工作。1） 情況調(diào)查。首先向使用人員了解錨機(jī)工作情況：在故障以前沒有異?，F(xiàn)象、電機(jī)沒有堵轉(zhuǎn)、操作次數(shù)不是很多、工作時間不很長、有海水打上錨機(jī)、天氣比較熱、甲板溫度較高、電機(jī)電流不詳（因主令控制器上電流表壞）。2） 故障檢查。根據(jù)反應(yīng)的情況，電機(jī)冒煙，著重檢查電機(jī)及直流制動器。電機(jī)內(nèi)部接線如圖2所示。低速和中速同用一組繞組，只是通過外部來控制其不同接法，達(dá)到低速三角形接法，中速雙星形接法，高速具有另一獨立的繞組，只是它和中速、低速不同時通電，是星形接法。用萬用表測量電機(jī)各電阻，數(shù)據(jù)見表1（各點都在控制箱內(nèi)）。再用兆歐表測量絕緣電阻，數(shù)據(jù)見表2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，直流電阻對稱，對地和繞組間絕緣良好，電機(jī)估計沒有問題，需待以后通電運(yùn)轉(zhuǎn)試驗為準(zhǔn)。打開馬達(dá)接線盒，可看見馬達(dá)部分定子繞組，顏色沒有變化，判斷馬達(dá)沒有燒壞。再用以上方法檢查制動器，斷開Z1、Z2接點頭，測量ZDQ直流電阻為3.2Q，對地絕緣電阻為0MQ。根據(jù)制動器規(guī)格，吸上直流電壓110V，吸上電流9A（或者維持直流電壓30V，維持電流2.46A），可知線圈電阻應(yīng)該為12.2Q歐左右，這樣設(shè)計電阻與實際電阻出入較大，并且絕緣電阻不正常，初步判斷線圈燒壞。拆開制動線圈，發(fā)現(xiàn)燒壞，同時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有些積水，隨即拆下線圈。繼續(xù)檢查控制箱，發(fā)現(xiàn)控制變壓器1B燒壞、3RD熔斷，ZL1-ZL4好，電阻Rf、RfD好，C1、C2好、ZDC觸頭好、OJ觸頭好。3）原因分析。根據(jù)事故情況分析其原因如下：a）環(huán)境溫度高［2］。當(dāng)時甲板溫度可達(dá)50OC,但錨機(jī)工作時間不長，不超過20min，這在設(shè)計范圍內(nèi)，同樣情況也經(jīng)常使用，所以環(huán)境溫度高、工作時間長的原因可排除。b）海水侵入。海水比淡水有更強(qiáng)的腐蝕和導(dǎo)電性，可破壞絕緣、導(dǎo)致短路，線圈燒壞。嘗試制動器內(nèi)積水無咸味，這樣可判斷海水沒有滲入，里面積水是平時空氣中冷熱積累的冷凝水；再則，制動線圈放在環(huán)型鐵槽內(nèi)，用環(huán)氧樹脂膠結(jié)，對外界是全封閉的，水是不能滲入；制動電壓是直流電壓，又不是很高，而且，由于水的存在，一旦制動線圈發(fā)熱，水變成蒸汽，有利于制動線圈散熱。所以，海水侵入原因不大。c）電壓不正常。由于本船發(fā)電，電源電壓基本不變，而且，ZL1~ZL4硅整流器、檢查接觸器觸頭，各個電阻、電容器、樁頭、引線都很好，也不可能引起ZDQ電壓的高或低，所以，可排除此原因。d）正常操作。錨機(jī)要求短時、間歇工作制。根據(jù)船員反應(yīng)，沒有頻繁操作，沒有發(fā)生堵轉(zhuǎn)，沒有在高速下進(jìn)行剎車制動，符合使用要求。e）直流制動器間隙太小，摩擦片不均、變形，工作時產(chǎn)生摩擦，發(fā)出熱量。根據(jù)拆下的制動片檢查，發(fā)現(xiàn)黑色粉末、鐵銹較少，不會由雜物而引起打不開，也不存在變形和不均，彈簧良好，而且以前工作一直正常，間隙不會太小，所以可排除此原因。f）直流制動器質(zhì)量差。如不符合絕緣等級、局部短路。但該品牌制動器的是老廠，在船上使用的很多，很久，質(zhì)量穩(wěn)定，而且公司有多條同類船舶；已使用了很長時間，發(fā)生質(zhì)量問題不大。g）實際工作時，1SJ是保證初始工作時，直流制動器線圈全壓工作，以保證克服制動彈簧張力，將摩擦片打開，馬達(dá)能夠可靠轉(zhuǎn)動，而后延時1s將觸點動作，使OJ不工作，將RJ串入電路。使ZDQ得到30V維持電壓，電流限制在2.46A，這樣如果實際工作時沒有及時將RJ串入電路，即沒有切除OJ電源，也就是說1SJ故障時或OJ觸頭燒熔打不開，ZDQ將一直是全壓工作，通過的電流不能從9A減至2.46A。根據(jù)制動器規(guī)格，全壓工作持續(xù)時間不大于1s,且全壓工作功率為110x9=990W，剎車打開后，基本上以此功率產(chǎn)生熱量，而靠制動器來散發(fā)，所以制動器溫度上升很快，而且，加上其他損耗，變壓器1B次級輸出功率為1.11x990=1100W，將大大超過1日容量500VA，因此，如工作時間稍長，它將是燒壞ZDQ和1B的原因。測量(13.2)點線路不通，由此判斷它是燒壞的原因。該延時器型號為JSC1-2，也是錨機(jī)控制箱配套電器廠產(chǎn)品。原理如圖3所示。工作原理為：當(dāng)電源通時，380V交流電經(jīng)變壓器B1降為24V，經(jīng)橋式整流、濾波穩(wěn)壓后，直流電源通過電位器W和電阻R3向C2充電、電容C2上的電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)達(dá)到單結(jié)管BG發(fā)射極峰點電壓VP時，BG發(fā)射結(jié)開始導(dǎo)通流過電位器W和電阻R3上電流轉(zhuǎn)向單結(jié)管的發(fā)射極E,當(dāng)這個發(fā)射極電流Ie大于BG管的峰點電流IP時，BG管就被觸發(fā)，電容C2通過E、B和脈沖變壓器B2初級繞組放電，在基極B1上出現(xiàn)正脈沖，經(jīng)B2去觸發(fā)可控硅SCR1導(dǎo)通，(調(diào)節(jié)W就可調(diào)整延時時間)，SCR1導(dǎo)通后，6V電源經(jīng)SCR1整流濾波后又去觸發(fā)可控硅SCR2，使其導(dǎo)通，進(jìn)而繼電器J在380V電源下接通。J接通后，通過自保觸頭，短接了SCR2，只有電源切斷后，才能瞬間釋放。根據(jù)(13.2)點不通，說明電源變壓器B1初級斷路，經(jīng)直接觀察無燒過痕跡。由于該電源變壓初級電壓380V，次級為24V和6V，實測鐵芯面積為2.28cm2，據(jù)此，查得容量為3.5VA，初級匝數(shù)為5000多匝。實測初級線徑為0.075mm。由于初級線徑很細(xì)，匝數(shù)多，生產(chǎn)過程如不注意，很容易損傷，不清潔而引起局部霉變，繞的太緊有可能因發(fā)熱膨脹而拉斷，遇上船上溫度高，振動撞擊、凝露、鹽露、油汽、霉菌等原因也很容易引起線圈斷裂，經(jīng)檢查該變壓器沒有船檢證書，生產(chǎn)工藝粗糙，鐵芯和線圈都沒有上絕緣漆，據(jù)了解，以往其他船曾幾次發(fā)生2JSC壞，檢查結(jié)果都是內(nèi)部電源變壓器初級不通。但2SJ不工作時，在控制操作時，只影響到控制第3檔無速度，對其他元件不產(chǎn)生影響，使用上二擋速度基本上也能滿足要求，所以沒有引起足夠重視。以上說明，1SJ確實是一個較易壞的元件。由于制動器修理，需要繞線、烘干一定時間，故障不能及時修復(fù)。為了保證能安全起行，同操作人員協(xié)作，只有在拆除制動器后，謹(jǐn)慎地起錨航行。等ZDQ、1B、1SJ修好后，測量修好的ZDQ直流電阻為12Q，更換1SJ,電源變壓器初級電阻為3kQ，將ZDQ、1B、1SJ裝上，將錨機(jī)修復(fù)到原始狀態(tài)。開機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)，實測通過ZDQ電流為9.2A,1s后1SJ觸頭動作，RJ串入電路，使ZDQ電流減為2.46A，控制線路工作正常，制動器工作良好。裝船使用一定時間后，了解到錨機(jī)工作正常，沒有再發(fā)生以上事故，所有1SJ不工作，是燒壞ZDQ和1B的真正原因。原理相同的控制箱，一旦1SJ出問題。工作時間稍長，就會引起ZDQ、1B燒壞，剎車就不能打開，錨機(jī)（或絞盤機(jī)）就不能工作，而且，還不能在船上馬上得到解決，直接影響船舶生產(chǎn)和船員安全，所以保證RI電阻及時串入電路。長期、可靠、方便、快捷、就地解決1SJ不工作很必要。以下解決方法，各有利弊。1） 確保1SJ質(zhì)量，滿足船上環(huán)境需要，或者選用質(zhì)量可靠的其他型號延時繼電器來滿足船舶需要，如選用JS7-2A延時繼電器代替1SJ工作，此繼電器船上使用較多，工作可靠，這樣可從根本上解決問題，簡單，不影響其他方面工作。但體積、接線變化，要視控制箱內(nèi)固定位置而定。2） 由于1SJ不正常，而沒有及時將RJ串入電路，一直到ZDQ、1B燒壞，錨機(jī)不能工作為止，對操作人員沒有任何反應(yīng)。所以，如果在OJ兩端即（15.2）兩點并聯(lián)—指示燈到主令控制器上，根據(jù)1SJ內(nèi)部原理圖，在SCR2兩端并聯(lián)一個啟動按鈕，也引到主令控制器上，以手動代替SCR2工作。這樣當(dāng)操作人員操作時，發(fā)現(xiàn)此指示燈不熄滅，表示1SJ沒有工作，這時應(yīng)及時按下起動按鈕，1SJ執(zhí)行繼電器工作，燈熄滅可正常工作。此方法一方面可保證錨機(jī)正常工作，而不燒壞ZDQ和1B,而且可及時發(fā)現(xiàn)1SJ壞，及時得到修理，但布線，增加元件，也給操作者增加了麻煩。3） 選用過電流延時繼電器作自我保護(hù)。由于通過ZDQ的電流吸上為9A，維護(hù)電流為2.46A，可選用兒12型過流延時繼電器，繼電器線圈額定電流5A，吸上電流是它的1.8倍，將其與OJ觸頭串聯(lián)，常開觸點與SCR2并聯(lián)，這樣，如果1SJ不動作，根據(jù)兒12繼電器反時限保護(hù)特性，將延時1min之內(nèi)做動作，所帶常開觸點閉合，使OJ斷電，將RJ串入電路，同時過流繼電器也切除，不再工作，起到自動保護(hù)ZDQ和1B作用。此方法在1SJ壞后，能自動起保護(hù)作用，但對操作人員沒有任何反應(yīng)，不易被發(fā)現(xiàn)，所以需定期進(jìn)行檢查。4） 選用熱繼電器起保護(hù)作用。熱繼電器是在船上廣泛使用的保護(hù)元件，工作原理是通過電流使熱元件發(fā)熱，迫使雙金屬片變形來推動動作機(jī)構(gòu)，使其觸點轉(zhuǎn)換位置，其結(jié)構(gòu)簡單，可以在電路中長期或間斷作過載保護(hù)之用，工作可靠，并且具有整定電流調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，具有溫度補(bǔ)償裝置。選用船上備件JR16B-20/3TH熱繼電器，額定電壓380V，電流調(diào)節(jié)范圍為2.2~3.5A，共有三個發(fā)熱元件，一套動作機(jī)構(gòu)，具有單點雙投式組合觸點，采用自動復(fù)位（自動復(fù)位時間為5min），技術(shù)數(shù)據(jù)及性能見表3。特性曲線如圖4所示（冷態(tài)開始，如從熱態(tài)開始，動作時間為圖示時間25%）。如將熱繼電器設(shè)定在3.5A，這樣吸上電流時為設(shè)定值的2.6倍從特性曲線上看，動作時間為30s（冷態(tài)），將熱繼電器三個發(fā)熱元件分別串聯(lián)以后再串入OJ觸頭，并將其常開觸頭并接在1SJ的SCR2的兩端。當(dāng)錨機(jī)工作時，正常情況下，在1s后，1SJ就動作，熱繼電器工作無影響。如果1SJ不工作，經(jīng)過30s后，（冷態(tài)開始）熱繼電器自動保護(hù)動作，使1SJ的J工作，將RJ串入電路，達(dá)到保護(hù)ZDQ和1B的目的。以上時間的設(shè)定應(yīng)以可靠保護(hù)ZDQ和1B為原則來設(shè)定熱繼電器電流值，此方法備件充足，安裝方便，工作可靠，是船上廣泛使用的保護(hù)方法，既簡單又經(jīng)濟(jì)，但要注意，在正常操作下，熱繼電器動作，說明1SJ壞，對設(shè)備進(jìn)行了保護(hù)是我們希望的，這時必須需要5min后，才能自動復(fù)位，在此之前，RJ一直串入電路，不然當(dāng)手柄回零后，熱繼電器還沒有自動復(fù)位又重新操作手柄時，OJ不能通電，而使RJ繼續(xù)串入電路，使ZDQ只有30V的電壓，不能打開剎車，使錨機(jī)不能工作，另一方面，如果操作太頻繁，即ZDQ起動頻繁，將有可能導(dǎo)致熱繼電器動作，所以希望繼電器設(shè)定值大些，滿足一定的實際操作頻率要求，而不動作，這時，對不正常的操作可進(jìn)行限制，但又不能太大，如太大，又可能對ZDQ及1B不起保護(hù)作用。以上兩點及操作人員必須加以注意。同樣1SJ壞，對操作者沒有反應(yīng)，所以也要定期檢查1SJ，發(fā)現(xiàn)不正常，應(yīng)及時檢查、修理。我們經(jīng)過合理的調(diào)整熱繼電器，是能夠滿足要求的。⑸采用以上(2)和(3)或(2)和(4)同時使用，也可起到自動保護(hù)，又可及時發(fā)現(xiàn)1SJ壞及時得到修理，而給操作者減少麻煩。以上采用(3